Venus – fra beboelig til inferno?
På grunn av sin lignende størrelse med jorden antar man at Venus en gang kan ha vært beboelig. Nå er derimot Venus en «helvetesplanet». Dette skyldes ekstreme overflateforhold: temperaturen er omtrent 460 grader, trykket 90 ganger høyere enn på jorden, og fra himmelen regner det svovelsyre. En bedre forståelse av Venus’ utvikling kan hjelpe forskere å modellere jordens klima og kan varsle om hvor dramatisk klimaet kan endres.
Ved å studere en planets indre struktur forstår man historien og utviklingen bedre. På jorden, månen og Mars gjør forskere allerede dette ved å analysere bølger fra skjelv som beveger seg gjennom planetenes indre og gir informasjon om strukturen. Dessverre kan ikke seismometere overleve lenge på bakken grunnet Venus temperatur- og trykkforhold. Heldigvis er ikke bakkebaserte instrumenter vår eneste mulighet!
Vår forskning viser at et nettverk av ballonger, høyt oppe der trykk og temperatur ligner mer på jorden, kan måle lyden av «Venus-skjelv» og at de vil fortelle oss om planetens indre.
Lager jordskjelv lyd?
Mange naturfenomener, for eksempel vulkaner, havbølger og jordskjelv lager lydbølger. En del av denne lyden er svært lange bølger med veldig lav frekvens (under 20 Hz) som ikke kan høres av mennesker. Disse bølgene dempes svært lite og forplanter seg over enorme avstander. Lyden måles av instrumenter følsomme for små trykkvariasjoner. Slike data forteller oss om infralydkilden, men også om mediet lyden har reist gjennom: planetens indre, havet eller atmosfæren.
På jorden kan infralyd brukes til å måle vind, eksplosjoner, eller egenskaper hos jordskjelv. Men slike data brukes også på andre planeter: På Mars har infralyd fra meteorittnedslag hjulpet oss å forstå planetens indre, men dataene har også blitt brukt til å måle vind og temperatur på overflaten. Nå vender vi blikket mot Venus! Men vent nå litt… Ballongene vil jo måle lyd høyt oppe i atmosfæren (40 til 65 kilometers høyde!), og ikke på Venus’ overflate. Kan lyden «høres» helt der oppe?
Ballonger som svevende seismometre
I juli 2019 inntraff et kraftig jordskjelv i Sør-California. Store skjelv kan bli fulgt av mindre skjelv, etterskjelv, i månedsvis etterpå. Vi og samarbeidspartnere ved NASA grep muligheten for å teste om man kan måle jordskjelv fra en høytflyvende ballong. Dette hadde aldri hadde blitt gjort før. NASA sendte opp tre ballonger fra slettene i Sør-California. Da vi først analyserte lyddataene fant vi bare støy … Men når vi så nøye etter oppdaget vi en signatur fra et jordskjelv i juli 2019. Vi ble de første som oppdaget «jordskjelvets sang» flere kilometer over bakken! Deretter har flere og kraftigere jordskjelv blitt oppdaget i lyddata målt fra ballonger, og vi har fått tiltro til den nye teknikken. Likevel, lydbølger på jorden er én ting – hva med Venus?
AIR-prosjektet: vurdering av ballonginfralyd i utforskingen av Venus
Motivert av disse nye oppdagelsene startet vi nettopp prosjektet AIR (Airborne Inversion of Rayleigh waves) som vil besvare to grunnleggende spørsmål: Vil vi kunne detektere Venus-skjelv fra en ballong? Kan disse dataene brukes for å måle Venus’ indre egenskaper? Ved å bruke beregningstunge bølgeforplantingssimuleringer, maskinlæring og analyse av ballongdata fra jorda forutser vi at en 2,5 måneder lang ballongflyvning med stor sannsynlighet vil oppdage minst ett Venus-skjelv. Nå forsker vi på metoder som bruker disse dataene til å fortelle om Venus’ indre. Vi vil måle egenskapene helt ned til mantelen i 30 og 50 kilometers dybde.
Selv om vår forskning er i en tidlig fase, ser vi allerede et enormt potensial i å bruke ballongteknologi for å forstå mer om Venus. Instrumenter fra tre NASA- og ESA-oppskytinger vil utforske Venus de neste 20 årene. Foreløpig man har ikke bestemt seg for å sende ballonger dit. Derfor er det viktig for oss å lage forskningsresultater som overbeviser dem om at ballong-infralyd må inngå i den fremtidige utforskningen av Venus. Dette vil gi oss unike data som hjelper oss å forstå historien til vår tvillingplanet!
QUENTIN BRISSAUD, MAROUCHKA FROMENT, CELINE SOLBERG OG SVEN PETER NÄSHOLM
Quentin Brissaud (Research Scientist, NORSAR), Marouchka Froment (Postdoctoral Researcher, NORSAR), Celine Solberg (masterstudent i AIR-prosjektet, UiO) og Sven Peter Näsholm (Visiting Associate Professor, NORSAR).
Dette er deres bidrag til formidlingskonkurransen 2024.
